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基于C17200与34CrNiMo6材料的摩擦磨损特性与数值模拟研究.pdf

为探究干摩擦下载荷与速度对于C17200与34CrNiMo6材料摩擦学特性的影响，探寻C17200材料作为风力机制动闸片的可行性，本文以C17200与34CrNiMo6材料组成销–盘摩擦副，基于风力发电机的

制动工况，利用试验探究其摩擦学特性与磨损机理试验发现，C17200材料作为风力机主轴制动闸片材料具有可行性提出的销–盘磨损理论模型的模拟结果与试验结果的最大误差小于5%，应用提出的销–盘磨损模型更加符合实际磨损状态，在保证计算效率的同时具有较高精度，对类似销–盘摩擦副材料磨损量的计算与预测具有一定参考意义。

关键词：C17200；销–盘磨损理论模型；UMESHMOTION子程序；磨损量；磨损机理论文配图

部分原始摩擦系数

不同工况下的平均与最大摩擦系数

34CrNiMo6与C17200试验与仿真磨损量

不同工况下34CrNiMo6的磨损形貌结论1）采用试验探究干摩擦下，载荷与速度对于C17200与34CrNiMo6材料摩擦副摩擦学特性的影响载荷为54 N时，摩擦系数随速度的增大呈现先急剧减小、后缓慢增大的趋势。

速度为62.832 mm/s时，摩擦系数随载荷呈现缓慢增加的趋势平均摩擦系数在试验工况下取得最大值0.685与最小值为0.509，平均摩擦系数值均在0.4以上随磨损时间的延长，摩擦系数平稳波动，摩擦温升对与摩擦系数的影响较小，摩擦系数具有稳定性。

因此，C17200材料在试验载荷与速度范围内均具有高效的制动性2）C17200与34CrNiMo6材料的磨损量均随载荷与速度的增大而增大，速度为62.832 mm/s时，C17200与34CrNiMo6材料在72 N时取得最大磨损量，分别为38.4、12.3 mg；载荷为54 N时，在376.991 mm/s取得最大磨损量，分别为88.5、18.9 mg。

C17200对于34CrNiMo6材料的磨损量远小于自身磨损量，即制动闸片对主轴制动盘损伤较小与其他摩擦材料相比，C17200具有优良耐磨性的特点C17200与34CrNiMo6盘的摩擦磨损中，其磨损机理主要为粘着磨损与磨粒磨损。

3）建立的销–盘磨损模型，考虑了接触表面粗糙度与局部接触磨损压力变化的情况，使得磨损更贴近实际采用UMESHMOTION子程序与ALE自适应网格技术解决了磨损导致的网格畸变利用磨损理论中的磨损系数K，表征了接触表面粗糙度导致的实际接触面积与名义接触面积的映射关系。

利用微元面积及UMESHMOTION子程序获取每个微小增量步磨损面节点处的接触应力，解决了磨损过程中接触压力变化对磨损的影响结合ALE自适应网格技术，解决了磨损导致的网格畸变，由此得出磨损量试验结果与模拟结果的最大误差为4.8%，小于5%。

因此，提出的磨损模型可以作为销–盘摩擦副的有限元仿真计算，模拟更接近实际磨损，且计算结果精度较高，可以节省试验成本与时间4）基于试验探究干摩擦下载荷和速度对于C17200与34CrNiMo6材料摩擦副摩擦学特性的影响，得出C17200材料满足摩擦材料摩擦系数大于0.4、摩擦系数稳定和对磨件与自身较低磨损量的基本要求，对比复合材料、粉末冶金及其他进行表面处理的材料，经济成本更低，且制动效率更高。

经过探究分析发现，C17200材料作为风力机主轴制动闸片材料具有可行性，应用提出的磨损模型更加符合实际磨损状态，并且具有较高的计算效率和精度，对类似销–盘摩擦副材料磨损量的计算与预测具有一定的参考意义引文格式

吕景儒, 殷玉枫, 张锦, 等. 基于 C17200 与34CrNiMo6 材料的摩擦磨损特性与数值模拟研究[J]. 表面技术, 2023, 52(4): 172-183.LYU Jing-ru, YIN Yu-feng, ZHANG Jin, et al. Frictional Wear Properties and Numerical Simulation of C17200 and 34CrNiMo6 Materials[J]. Surface Technology, 2023, 52(4): 172-183.

会议通知01【会议通知】2023国际表面科学技术与应用大会第三轮通知

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